DE4336913A1

DE4336913A1 - Kieferorthopädische Vorrichtung mit verbesserten Hafteigenschaften und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE4336913A1
Application number: DE4336913A
Authority: DE
Inventors: Farrokh Farzin-Nia
Original assignee: Ormco Corp
Current assignee: Ormco Corp
Priority date: 1992-10-30
Filing date: 1993-10-28
Publication date: 1994-05-05
Anticipated expiration: 2013-10-29
Also published as: DE4336913B4; JPH07422A; US5480301A; JP3563096B2; FR2697429A1; US5295823A; FR2697429B1

Description

Die Erfindung betrifft eine kieferorthopädische Vorrichtung mit verbes serten Hafteigenschaften, die unmittelbar an den Zähnen des Patienten angebracht wird, und ein Verfahren zur Herstellung dieser Vorrichtung.

In der kieferorthopädischen Praxis werden kieferorthopädische Vorrichtun gen, wie beispielsweise Zahnspangen, normalerweise mit einem Kleber direkt an den Zähnen befestigt. Im Verlauf der meisten kieferorthopädi schen Behandlungen werden auf die Zahnspangen über kieferorthopädische Spanndrähte Kräfte ausgeübt, die bewirken, daß Zähne in fehlerhafter Stellung sich in vorgegebener Weise bewegen. Das Anhaften kieferorthopä discher Vorrichtungen an den Zähnen ist somit aus mehreren Gründen von entscheidender Bedeutung:

1. Es muß gewährleistet sein, daß die Kräfte richtig und unmittelbar auf die Zähne übertragen werden.
2. Es muß gewährleistet sein, daß auf die Zähne keine unnötigen Kräfte übertragen werden, insbesondere nicht während der Entfernung der Vorrichtungen, wobei auch Zahnschmelz entfernt werden kann.
3. Es muß gewährleistet sein, daß die Vorrichtungen sich nicht vor Beendigung der Behandlung unbeabsichtigt lösen.

Nach dem Stand der Technik wurden für Zahnspangen mit metallischer Haft fläche verschiedene Lösungen angeboten, um der Vorrichtung Hafteigen schaften zu verleihen oder diese zu verbessern. Beispielsweise ist in den US-Patenten 4 165 561 und 4 068 379 die Verwendung eines Metallnetzes offenbart, das an die Haftfläche der Vorrichtung angeschweißt wird, um annehmbare mechanische Hafteigenschaften herzustellen. Im US-Patent 4 927 361 wird die Verwendung von Teilchen vorgeschlagen, um auf der Zahnkon taktfläche der Vorrichtung eine poröse Struktur herzustellen. Spangen dieser Art bestehen jedoch aus Materialien, die chemisch kaum reaktions fähig sind, so daß hier Grenzen für die erreichbaren Haftkräfte gegeben sind und auf die mechanischen Hafteigenschaften der Spange vertraut wird.

Bei nichtmetallischen Spangen, beispielsweise Spangen aus keramischem Material, ist die Befestigung der Spange im allgemeinen mit einer chemi schen Behandlung verbunden, so daß große Haftkräfte zwischen Spange und Zahn erreicht werden. Jedoch sind bei Verwendung chemisch reaktionsfähi ger Kleber - wie im US-Patent 4 681 538 ausgeführt - im allgemeinen besondere Vorgehensweisen und besondere Sorgfalt erforderlich, um die gewünschte Haftkraft zu erreichen. Außerdem besteht wegen der großen Haftkräfte von keramischen Spangen und der Art und Weise, wie die Bindung wieder gelöst wird, ein viel höheres Risiko dafür, daß bei Entfernung der Spange auch Zahnschmelz vom Zahn abgelöst wird.

Die vorliegende Erfindung möchte die oben ausgeführten Nachteile in Bezug auf das Anhaften der Spange an den Zähnen beseitigen und stellt eine verbesserte kieferorthopädische Vorrichtung und ein Verfahren zu deren Herstellung zur Verfügung, die verbesserte Hafteigenschaften zeigt, ohne daß das Risiko einer Zahnschmelzablösung wesentlich erhöht wäre.

Die Erfindung betrifft im weitesten Sinne die Bereitstellung einer kie ferorthopädischen Vorrichtung (beispielsweise einer Spange), die einen metallischen Bindungskörper und eine Zahnkontaktoberfläche aufweist, und kombiniert ist mit:

a) einem primären, mechanisch versperrenden Haftelement mit strukturier ten Bereichen, das nach Befestigung am Zahnschmelz mit einem Dental kleber eine ausreichende Haftkraft aufweist, und
b) einem sekundären Haftelement zur Verbesserung der mechanischen Haf tung, welches auf das primäre Element aufgebracht ist.

Im allgemeinen wird eine Mindestbelastbarkeit der Haftverbindung durch Scherkräfte einer Last von etwa 6,0 kg, wie sie durch Versuche mit Span gen an Zahnschmelzflächen von einjährigen Rindern ermittelt wurde, als für Metallspangen ausreichend angesehen. Diese Zahl hängt unter anderem von dem verwendeten Kleber, dem jeweiligen Material der Spange und der Vorbereitung des Zahnschmelzes ab.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden die strukturierten Bereiche des primären mechanisch versperrenden Haftelements, die die mechanische Haftung der Vorrichtung am Zahnschmelz bei Verwendung eines Zahnklebers verbessern, dadurch geschaffen, daß a) Teilchen, beispielsweise Kügel chen, Splitter, Stäbchen oder Würfelchen aus Metall oder Keramik, die zusammen mit dem Bindungskörper die strukturierten Bereiche ergeben, auf dem Bindungskörper befestigt werden; b) ein Netz auf die Zahnkontakt fläche geklebt wird; c) strukturierte Bereiche, und zwar auch Rillen, in der Zahnkontaktfläche gebildet werden. Das primäre mechanische Haftele ment kann gemäß der in einer oder mehreren der folgenden US-Patentschrif ten enthaltenen Lehre zur Verfügung gestellt werden: 5 108 285, 5071 344, 4 927 361, 4 838 786, 4 752 221, 4 460 336, 4 165 561 und 4 068 379.

Das sekundäre Element zur Verbesserung der mechanischen Haftung, das auf das primäre Haftelement aufgebracht wird, dient dazu, weitere struktu rierte Bereiche zu schaffen, um die mechanische Haftung der Vorrichtung an einer Zahnschmelzfläche bei Verwendung eines Dentalklebers zu erhöhen bzw. dazu, die Oberfläche des primären Haftelements zu vergrößern, um die mechanische Haftung der Vorrichtung an einer Zahnschmelzfläche zu erhö hen. Eine Vergrößerung der Oberfläche des primären Haftelements kann durch eine Ätzbehandlung oder durch ein Aufrauhen der Oberfläche oder durch das Aufbringen kleiner Teilchen auf das primäre Haftelement er reicht werden. Das Ätzen wird vorzugsweise durch Ionenbeschuß bewirkt. Werden zur Oberflächenvergrößerung Teilchen auf das primäre Haftelement aufgebracht, können diese aus einem beliebigen geeigneten Material beste hen und in jeder geeigneten Weise aufgebracht werden; es können bei spielsweise Metallwürfel auf die Drähte eines das primäre Haftelement bildenden Metallnetzes aufgesintert werden. Eine Vergrößerung der struk turierten Bereiche des primären Haftelements kann auch durch Aufsintern von Metallkügelchen auf die Drähte eines Metallnetzes erreicht werden. Da die Metallkügelchen selbst wieder strukturierte Bereiche aufweisen, ver größern sie die strukturierten Bereiche des primären Haftelements (z. B. des Metallnetzes). Zusätzlich vergrößern die Kügelchen die Oberfläche, wodurch die mechanische Haftkraft weiter verstärkt wird, wenn die Spange mit einem Dentalkleber an einer Zahnschmelzfläche befestigt wird.

Zusätzlich zur Vergrößerung der Oberfläche oder der unterschnittenen Bereiche des primären Halteapparats kann das sekundäre Mittel zur Ver größerung der mechanischen Haftkraft eingesetzt werden, indem ein che misch aktivierbarer Stoff in einer durchgehenden oder in einer unter brochenen Schicht oder in Teilchenform auf das primäre Haftelement aufge bracht wird. Bei Verwendung von Teilchen ist eine bevorzugte Abschei dungsart die Diamantdüsenbeschichtung mit Armacor-M-Pulver von etwa -400 Mesh. Bei Verwendung derartiger Teilchen wird die Haftkraft der Vorrich tung noch weiter dadurch erhöht, daß die Oberfläche des primären Halteap parats vergrößert wird. Schließlich kann noch die chemische Aktivierung des chemisch aktivierbaren Stoffs eingesetzt werden, um die Haftkraft der Vorrichtung durch Schaffung zusätzlicher Haftflächen weiter zu erhöhen.

Aus dem bisher Gesagten geht hervor, daß einige der sekundären Behandlun gen der Oberfläche des primären Haftelements zur Erhöhung der mechani schen Haftkraft die zwischen der primären Haftfläche der Vorrichtung und dem Zahn entstehende Haftkraft auf zweierlei Weise erhöhen können. Bei spielsweise vergrößert eine Sekundärbehandlung mit Metallkügelchen oder -teilchen die mechanische Haftkraft der primären Fläche, beispiels weise eines Metallnetzes, indem sowohl die Oberfläche vergrößert als auch die strukturierten Bereiche vermehrt werden. Gleichermaßen kann eine Sekundärbehandlung mit chemisch aktivierbaren Teilchen, wie zum Beispiel Teilchen, die Siliciumdioxid (SiO₂) enthalten oder daraus bestehen, die Oberfläche vergrößern, und durch chemische Aktivierung, beispielsweise durch Silanierung, kann die Anzahl der Haftflächen erhöht werden.

Ferner schließt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Verbesserung der Hafteigenschaften einer kieferorthopädischen Vorrichtung, die vor zugsweise eine Haftfläche aus Metall und eine Zahnkontaktfläche aufweist, ein. Zu diesem Verfahren gehören generell das Aufbringen der primären mechanischen Haftvorrichtung auf die Zahnkontaktfläche der Vorrichtung und anschließend das Aufbringen eines sekundären Mittels zur Erhöhung der mechanischen Haftkraft auf der primären Haftvorrichtung.

Wie bereits in Bezug auf die kieferorthopädischen Vorrichtungen ausge führt, kann der Schritt zur Anbringung des primären, mechanisch versper renden Haftelements darin bestehen, daß a) auf die Zahnkontaktfläche Teilchen aufgebracht werden, b) auf die Zahnkontaktfläche ein Netz ge klebt wird, oder c) in der Zahnkontaktfläche unterschnittene Bereiche, wozu auch Rillen gehören, geschaffen werden. Wie zu erkennen ist, weisen alle vorgenannten primären Haftelemente unterschnittene bzw. strukturier te Bereiche auf, die die mechanische Haftung der Vorrichtung an einer Zahnschmelzfläche bei Verwendung eines Dentalklebers verbessern. Für den anschließenden Schritt der Aufbringung eines sekundären Haftelements zur Verbesserung der mechanischen Haftkraft wird vorzugsweise eines der folgenden Verfahren gewählt: a) Oberflächenätzen zur Vergrößerung der Oberfläche der primären Haftfläche, b) Aufbringen von Teilchen auf die primäre Haftfläche, c) Abscheidung eines chemisch aktivierbaren Stoffes auf der primären Haftfläche. Zusätzlich kann zu diesem Verfahren die chemische Aktivierung des auf die primäre Haftfläche aufgebrachten che misch aktivierbaren Stoffes gehören.

Wie ersichtlich ist, umfaßt der Begriff "chemisch aktivierbarer Stoff" im Rahmen der vorliegenden Erfindung alle Oxide eines der Elemente Silicium, Barium, Bor, Titan, Magnesium, Zirkonium, Kalium, Calcium, Natrium und Thallium. Ein besonders geeigneter Stoff ist Siliciumdioxid (SiO₂). Es ist jedoch praktisch jedes Glasoxid der Art, wie es typischerweise bei der Glasherstellung verwendet wird, zur Verwendung für die vorliegende Erfindung geeignet.

Diese und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen für den Fachmann ersichtlich.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der erfin dungsgemäßen kieferorthopädischen Vorrichtung.

Fig. 2A ist ein Ausschnitt einer vergrößerten Draufsicht auf eine Aus führungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2B ist eine vergrößerte Draufsicht auf eine alternative Ausführungs form der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2C ist eine vergrößerte Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2D ist eine vergrößerte Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 3A ist ein teilweiser Querschnitt der kieferorthopädischen Vorrich tung gemäß Fig. 2A.

Fig. 3B ist ein teilweiser Querschnitt der kieferorthopädischen Vorrich tung gemäß Fig. 2B.

Fig. 3C ist ein teilweiser Querschnitt der kieferorthopädischen Vorrich tung gemäß Fig. 2C.

Fig. 3D ist ein teilweiser Querschnitt der kieferorthopädischen Vorrich tung gemäß Fig. 2D.

Fig. 4 ist ein Explosionsbild einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen kieferorthopädischen Vorrichtung.

Fig. 5 ist eine perspektivische schematische Darstellung eines Aspekts eines erfindungsgemäßen Verfahrens.

Fig. 6A ist eine vergrößerte Draufsicht auf eine Zahnkontaktfläche einer kieferorthopädischen Vorrichtung in einer erfindungsgemäßen Ausführungs form.

Fig. 6B ist eine vergrößerte Draufsicht auf die Zahnkontaktfläche einer kieferorthopädischen Vorrichtung in einer alternativen erfindungsgemäßen Ausführungsform.

Fig. 7A ist eine perspektivische schematische Darstellung (vergleichbar mit Fig. 5), die einen weiteren Aspekt eines erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt.

Fig. 7B ist eine perspektivische schematische Darstellung einer alterna tiven Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens.

Fig. 8 ist ein teilweises Explosionsbild im Querschnitt einer erfindungs gemäßen kieferorthopädischen Vorrichtung.

Fig. 9 ist ein teilweises Explosionsbild im Querschnitt einer weiteren erfindungsgemäßen kieferorthopädischen Vorrichtung.

Fig. 10A ist ein teilweises Explosionsbild im Querschnitt einer alterna tiven erfindungsgemäßen kieferorthopädischen Vorrichtung.

Fig. 10B ist ein teilweises Explosionsbild im Querschnitt einer weiteren alternativen erfindungsgemäßen kieferorthopädischen Vorrichtung.

Fig. 1 zeigt eine kieferorthopädische Vorrichtung (Spange) 10 aus einem chemisch weitgehend nicht reaktionsfähigen Material. Der Ausdruck "che misch reaktionsfähig" bezeichnet in dieser Beschreibung die Eigenschaft eines Materials oder einer Beschichtung, bei chemischer Behandlung akti viert zu werden und an einem Dentalkleber zu haften, bzw. die Eigenschaft einer im Vergleich zur chemischen Adhäsion von rostfreiem Stahl starken chemischen Adhäsionsfähigkeit gegenüber Klebemitteln, wodurch sich eine geeignete chemische Bindung ergibt, wenn die Zahnkontaktfläche einer Spange mit einem Dentalkleber an einem Zahn befestigt wird.

Die in Fig. 1 gezeigte besondere Ausführungsform der kieferorthopädischen Vorrichtung 10 ist eine kieferorthopädische Spange aus Metall, vorzugs weise aus rostfreiem Stahl. Die kieferorthopädische Vorrichtung 10 hat einen Bindungskörper 11 mit einer Zahnkontaktfläche 12, der dazu bestimmt ist, mittels eines geeigneten Dentalklebers auf der Außenseite eines Zahns befestigt zu werden. Wie aus der Abbildung zu ersehen ist, bestehen der Bindungskörper 11 und die kieferorthopädische Vorrichtung 10 aus einem Stück (was nicht erforderlich ist), und der Bindungskörper ist aus rostfreiem Stahl oder aus einem anderen Metall hergestellt. Es ist davon auszugehen, daß die kieferorthopädische Vorrichtung 10 aus jedem geeigne ten Material bestehen kann, sofern der Bindungskörper 11 und die Zahnkon taktfläche 12 im wesentlichen chemisch nicht reaktionsfähig sind. Der Bindungskörper 11 der Spange muß nicht aus demselben Material gefertigt sein wie der Teil 13 der Spange; er kann aus Metall oder aus einem nicht metallischen Werkstoff, wie Keramik, bestehen.

Erfindungsgemäß ist die Zahnkontaktfläche 12 versehen mit einem primären, mechanisch versperrenden Haftelement bzw. einer primären, mechanisch versperrenden Haftfläche, welche(s) strukturierte Bereiche, Zwischenräume oder Hohlräume aufweist, und mit einem sekundären Haftelement zur Ver besserung der mechanischen Haftung, bzw. sie erfährt eine entsprechende Behandlung. Die primäre Haftfläche weist eine ausreichend große mecha nische Haftkraft auf, damit die Spange in befriedigender Weise mit einem Dentalkleber an einer Zahnschmelzfläche befestigt werden kann. Die sekun däre Behandlung verbessert die mechanische Haftkraft der Spange.

Das primäre mechanisch versperrende Haftelement

Die Spange 10 besitzt ein primäres, mechanisch versperrendes Haftelement (nachstehend "primäre Haftfläche" genannt), welches strukturierte Berei che oder Zwischenräume aufweist. Wie in den Abbildungen 2A und 3A ge zeigt, kann die primäre Haftfläche mit einem Netz bzw. Sieb 14 aus Metall oder einem anderen Material versehen sein, das mittels der bekannten Techniken des Aufsinterns oder der Diffusionskontaktherstellung an der Zahnkontaktfläche 12 befestigt ist. Alternativ können auch andere Elemen te an der Zahnkontaktfläche 12 befestigt werden, um die mechanischen Hafteigenschaften der Spange zu verbessern. Die Abbildungen 2B und 3B zeigen als eine Alternative eine Vielzahl kugelförmiger Teilchen 16 aus Metall oder Keramik, die mittels Diffusionskontaktherstellung im wesent lichen als Monoschicht mit der Zahnkontaktfläche 12 verbunden sind. Zur Schaffung von ausreichend vielen strukturierten Bereichen für eine aus reichende mechanische Haftung - wie vorstehend ausgeführt - sind vorzugs weise Kügelchen von 20 µm oder darüber geeignet. Alternativ sind in Fig. 2C und 3C eine Vielzahl stäbchenförmiger oder unregelmäßig geformter Teilchen 18 oder Splitter aus jedem geeigneten Material gezeigt, die mittels Diffusionskontaktherstellung in Zufallsverteilung auf der Zahn kontaktfläche 12 befestigt wurden. Schließlich kann die primäre Haft fläche auch eine Vielzahl von Rillen 20, einschließlich Unterschneidungen 19 aufweisen, die (vorzugsweise durch spanabhebende Bearbeitung) in die Zahnkontaktfläche 12 der Spange 10 eingearbeitet werden. Für den Fachmann ist es ersichtlich, daß zur Ausführung der vorliegenden Erfindung auch andere primäre, mechanisch versperrende Haftelemente verwendet werden können.

Fig. 4 ist eine auseinandergezogene Darstellung einer bevorzugten Aus führungsform der vorliegenden Erfindung, die ein Netz 14 aus rostfreiem Stahl mit einer Maschenweite von 100 × 100 pro Inch (2.54 cm) aufweist. Es versteht sich, daß die Maschenweite und das Maschenmaterial beliebig geändert werden können. Das Netz 14 wird vorzugsweise durch Diffusions kontaktherstellung an der Zahnkontaktfläche 12 befestigt, und zwar nach einem Verfahren des Standes der Technik, beispielsweise einem Verfahren, wie es in US-Patent 4 165 561 und in US-Patent 4 068 379 beschrieben ist, die durch Bezugnahme vollinhaltlich Bestandteil der vorliegenden Be schreibung werden.

Das sekundäre Haftelement zur Verbesserung der mechanischen Haftung

Es wurde festgestellt, daß das Aufbringen eines sekundären Elements bzw. eine entsprechende Behandlung zur Erhöhung der mechanischen Haftkraft (im folgenden "sekundäre Haftbehandlung" genannt) auf zumindest einem Teil der primären Haftfläche die mechanischen Hafteigenschaften der kiefer orthopädischen Vorrichtung 10 insgesamt verbessern, wenn dieser an eine Zahnschmelzfläche geklebt wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform besteht die sekundäre Haftbehandlung in einer Vergrößerung der Oberfläche der primären Haftfläche durch leichtes Aufrauhen. Im einzelnen wird dabei die Spange 10 nach der Befestigung des Gewebenetzes 14 an der Zahnkon taktfläche 12 einem Ionenbeschuß ausgesetzt, bei dem sehr kleine Materi alteilchen aus dem Netz und aus den beschossenen Bereichen der Zahnkon taktfläche 12 herausgelöst werden. Durch dieses Verfahren wird die Rauh heit der behandelten Flächen und damit deren Oberfläche vergrößert. Die vergrößerte Oberfläche stellt eine größere Haftfläche für den Dental kleber dar, mit dem die Spange auf den Zahn geklebt wird, so daß sich die mechanische Haftkraft erhöht.

Bei einem bevorzugten Verfahren, das schematisch in Fig. 5 dargestellt ist, werden mehrere Spangen 10 mit dem Gesicht nach unten (d. h. mit der den Lippen zugewandten Seite der Spange nach unten) auf einen geeigneten Träger 17 gelegt, und die Kontaktfläche 12 und das Netz 14 (primäre Haftfläche) werden einer starken Energiequelle 22, die im Abstand "D" senkrecht über den Spangen 10 angebracht ist, ausgesetzt. Die starke Energiequelle wird eingeschaltet und richtet einen Strahl energiereicher Ionen auf die erreichbaren Oberflächen des Netzes 14 und der Zahnkontakt fläche 12 der Spangen 10.

Gemäß einem speziellen Beispiel können mehrere Spangen 10 dem Beschuß mit Argonionen von einer Breitstrahl-Gitter-Ionenquelle des Typs Kaufman ausgesetzt werden, wobei aus den beschossenen Bereichen des Netzes 14 und der Zahnkontaktfläche 12 kleine Materialteilchen herausgelöst werden. Diese Art des Ionenbeschusses oder der Ionenstrahlimplantation ist dem Fachmann bekannt; es können dafür die Verfahren und die im Handel erhält lichen Geräte der Spire Corporation, Bedford, Massachusetts, eingesetzt werden.

Es wurde festgestellt, daß es günstiger ist, nur Teilbereiche der Spangen 10 dem Aufrauhungsvorgang zu unterziehen und nicht die gesamte Zahnkon taktfläche 12 und primäre Haftfläche. Ein selektives Aufrauhen der Zahn kontaktfläche 12 und des Netzes 14 kann, wie in Fig. 5 schematisch darge stellt, dadurch erreicht werden, daß der Ionenstrahl durch eine sieb artige Maske 24, die oberhalb der Spangen 10 angeordnet wird, gerichtet wird, so daß nur ein Teil der freien Oberflächen der Spangen 10 dem Ionenbeschuß ausgesetzt ist. Um das zu erreichen, wird ein dünnes Sieb 24, das vorzugsweise aus rostfreiem Stahl besteht und eine Maschenweite von 50 × 50 pro Inch (2.54 cm) hat, über den Zahnkontaktflächen 12 der Spangen angeordnet. Durch Wahl einer geeigneten Maschenweite für das Sieb 24 werden durch den Ionenbeschuß selektiv nur Teile der Spangen angeätzt. Im Idealfall wird das Sieb 24 so gewählt, daß zwischen ca. 10 und 90% der wirksamen Oberfläche der Zahnkontaktfläche 12 und des Netzes 14 dem Ionenbeschuß ausgesetzt sind; vorzugsweise liegt die ausgesetzte Fläche zwischen 20 und 50%.

Bei der abgebildeten speziellen Ausführungsform sind etwa 35% der akti ven Oberfläche der Kontaktfläche 12 und des Netzes 14 dem Ionenbeschuß ausgesetzt. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform ist die Energiequelle 22 im Abstand D, der etwa einen Meter beträgt, über den Spangen 10 an geordnet, und es findet etwa 5 Minuten lang ein Beschuß mit Argonionen in einer Konzentration von etwa 1 × 10¹⁴ pro cm² bei einer Leistung von 300 Watt statt. Für den Fachmann ist es ersichtlich, daß Ionenkonzentration, Ionenart und Dauer des Ionenbeschusses so gewählt werden können, daß die gewünschte Oberflächenrauhheit bei der beschossenen Zahnkontaktfläche 12 und der primären Haftfläche (Netz 14) erzielt wird. Der Abstand D zwi schen den Spangen 10 und der darüber angeordneten Ionenquelle 22 wird so gewählt, daß an den Beschußstellen die gewünschte Ionenkonzentration gegeben ist. Wie in Fig. 5 angedeutet, werden die Ionen strahlenförmig im Winkel α, der vorzugsweise nicht mehr als ca. 60° beträgt und bezogen auf eine senkrecht zu den Zahnkontaktflächen 12 stehende Ebene gemessen wird, auf die exponierten Oberflächen der Spangen 10 gerichtet.

Wie bereits ausgeführt, verbessert dieses Verfahren zum Aufrauhen oder Texturieren der Oberflächen die mechanische Haftkraft dadurch, daß die Oberfläche der primären Haftfläche (Netz 14) vergrößert wird, wodurch sich die mechanische Haftung der Spange 10 an einer Zahnschmelzfläche bei Verwendung eines Dentalklebers verstärkt. Fig. 6A zeigt eine vergrößerte Draufsicht auf eine Zahnkontaktfläche 12 mit einem daran befestigten Netz 14, die zusammen mit dem Netz wie oben beschrieben einer selektiven Aufrauhungsbehandlung unterzogen wurden. Sowohl die Zahnkontaktfläche 12 als auch das Netz 14 weisen daher rauhe Bereiche 26 auf.

Es ist ersichtlich, daß zur Herstellung der gewünschten Oberflächenrauh heit und damit der Vergrößerung der Oberfläche des primären Haftelements auch alternative Behandlungsmethoden eingesetzt werden können. Als ge eignete Behandlungsmethoden zur Herstellung der gewünschten Rauhheit gelten beispielsweise chemisches Atzen, Sandstrahlen und Kugelstrahlen, und diese Behandlungsmethoden sind unabhängig von der gewählten primären Haftfläche sämtlich gleichermaßen einsetzbar.

Fig. 6B zeigt einen Teil einer alternativen Ausführungsform der erfin dungsgemäßen kieferorthopädischen Spange. Bei dieser Ausführungsform wird die mechanische Hafteigenschaft der Metallspange 10 dadurch verbessert, daß die Oberfläche durch Aufbringen kleiner Teilchen 21 auf die Zahnkon taktfläche 12 und das Netz 14 vergrößert wird. Es werden vorzugsweise Teilchen verwendet, deren Größe zwischen etwa 5 µm und etwa 200 µm liegt. Teilchen der Größe 400 mesh (kleiner als ca. 37 µm) können ebenfalls bevorzugt sein. Für die Teilchen 21 wird vorzugsweise ein Material ver wendet, das mittels Diffusionskontaktbildung auf die Kontaktfläche 12 und das Netz 14 aufgebracht werden kann. Ein geeignetes Material für die Teilchen 21 ist eine unter dem Handelsnamen ARMACOR M (-400 mesh) ver kaufte Legierung bestehend aus Eisen, Chrom, Silicium und Bor, die im Handel bei Amorphous Technologies International Inc., Laguna Niguel, Kalifornien, erhältlich ist. Weil das Aufbringen von Teilchen 21 auf der Zahnkontaktfläche 12 und dem Netz 14 die für die mechanische Haftung zur Verfügung stehende Oberfläche der primären Haftfläche (Netz) vergrößert, verbessern sich die mechanischen Hafteigenschaften der Spangen 10 ins gesamt.

Für die Befestigung der Teilchen 21 auf der Zahnkontaktfläche 12 und dem Netz 14 stehen mehrere geeignete Verfahren zur Verfügung. Es ist davon auszugehen, daß bei den in den Fig. 2B bis 2D abgebildeten alternativen Ausführungsformen, bei denen die primäre Haftfläche nicht aus einem Netz besteht, sondern aus Kügelchen, Stäbchen und Rillen, das Aufbringen von Teilchen 21 zur Verbesserung der mechanischen Haftkraft durch Vergößerung der wirksamen Oberfläche in den Rahmen der vorliegenden Erfindung fällt. Mit der nachfolgenden Erörterung des Aufbringens von Teilchen 21 auf eine Spange mit einem Netz 14 als primärer Haftfläche wird somit nur ein Beispiel geschildert, und es soll damit der Umfang der vorliegenden Erfindung in keiner Weise eingeschränkt werden.

Ein bevorzugtes Verfahren zum Aufbringen von Teilchen 21 auf Spangen 10 ist das thermische Aufspritzen, was ein Oberbegriff für eine Reihe be kannter und allgemein üblicher Verfahren für das Aufbringen metallischer und nichtmetallischer Beschichtungen ist. Zu diesen Verfahren gehören unter anderem das Flammsprühen, das Plasmasprühen und das HVOF-Sprühen, bei dem das aufgesprühte Material stäbchen-, draht- oder pulverförmig sein kann. Eine Beschreibung dieser Verfahren findet sich im Metals Handbook von J. Clare und D. Crawmer unter dem Titel "Metallic Coating Processes - Thermal Spray Coatings", Seiten 361-374, Band 5, 9. Auflage, dessen Inhalt hiermit durch Bezugnahme ausdrücklich zum Bestandteil dieser Beschreibung gemacht wird. Bei der vorliegenden Erfindung, für die vorzugsweise das Flammsprühen von pulverförmigem Material verwendet wird, werden die Teilchen geschmolzen und mit einer Sprühdüse 25 mit sehr hoher Geschwindigkeit auf die Zahnkontaktfläche 12 und das Netz 14 gesprüht; die Sprühanordnung ist schematisch in Abbildung 7A dargestellt. Alterna tiv kann, wie in Fig. 7B gezeigt, der Flammsprühstrahl zur Herstellung der gewünschten Teilchenbeschichtung auf ein Netz 27 gerichtet werden, welches anschließend in Teile geschnitten wird, die in geeigneter Weise auf Spangen befestigt werden. Im ersteren Fall haften die Teilchen 21 sowohl der Zahnkontaktfläche 12 als auch dem Netz 14 an, wie in Fig. 8 gezeigt, und bewirken eine Vergrößerung von deren wirksamen Oberfläche, wodurch die mechanischen Hafteigenschaften der Spange insgesamt verbes sert werden. Zu beachten ist, daß die Fig. 8 nur ein Beispiel für das Anhaften von Teilchen 21 am Netz 14 und an der Zahnkontaktfläche 12 ist und daß die Teilchendichte in der Praxis viel größer sein kann als in der Abbildung gezeigt. Bei der Flammsprühbeschichtung des Netzes 27 vor dessen Befestigung an Spangen haften die Teilchen 21 nur am Netz 14 und nicht an der Zahnkontaktfläche 12 der Spangen 10 (nicht abgebildet).

Bei der praktischen Ausführung der vorliegenden Erfindung ist ein mit Erfolg anwendbares Flammsprühbeschichtungsverfahren zum Aufbringen pul verförmiger Teilchen auf der primären Haftfläche einer Spange 10 das Diamond Jet System von Boyd Machine & Repair Co., Inc., Kimmell, Indiana, das im Handel erhältlich ist. Bei diesem System kommen für das Aufsprühen der gewünschten pulverförmigen Teilchen eine Diamantsprühdüse vom Typ DJ, Modell DJA, eine Flüssigkeitssteuerung Modell DJC und eine Pulverzufüh reinheit Modell DJP zum Einsatz, die sämtlich bei METCO (Div. of Perkin- Elmer), Westbury, NY, erhältlich sind. Bei einem bestimmten Beispiel, bei dem Netzpaneele mit den Maßen 11′′ × 24′′ (27.9 cm × 61 cm) unter Verwen dung eines Diamond Jet System mit pulverförmigem ARMACOR M (-400 mesh) sprühbeschichtet werden, kann mit folgenden Parametern gearbeitet werden:

1. Einstellung des Gerätes
a) Pulverdurchsatz
4,5-5,0 lbs/h (2-2,3 kg/h)
b) Propylenbrennstoff	39-43%
c) Stickstofffluß	25 cfm (Kubikfuß pro Minute), (0,7 m³/min)
d) Sauerstoffanteil	45%
e) Luftdruck	50 psi (3,4 bar)

2. Betriebsparameter
a) Bearbeitungsdauer
60-70 Sekunden pro Paneel
b) Vorschubgeschwindigkeit	1,5-2,0 Fuß pro Sekunde (45-61 cm/s) (entlang der Netzlängsseite)
c) Düsenabstand	ca. 12′′ (30,5 cm) zum Netz
d) Anzahl der Durchgänge	insgesamt 4 (1× horizontal, 1× vertikal, 2× diagonal)

Bei einem alternativen Verfahren zum Aufbringen von Teilchen wird auf die ungeschützten Bereiche der Kontaktfläche 12 und der primären Haftfläche (beispielsweise des Netzes 14) eine dünne Schicht eines Klebemittels, beispielsweise des Sprühklebers 3M Scotch, aufgebracht. Auf die Klebe schicht werden lose Teilchen in der gewünschten Größe aufgestreut, und zwar vorzugsweise so, daß die Kontaktfläche 12 und das Netz 14 quasi mit einer Monoschicht von Teilchen bedeckt sind. Anschließend werden die Spangen 10 mit den anhaftenden Teilchen erhitzt und etwa 30 Minuten lang auf einer Temperatur von ca. 1150°C gehalten, so daß eine Diffusionskon taktverbindung zwischen den Teilchen und der Zahnkontaktfläche 12 und dem Netz 14 entsteht. Wenn die Teilchen 21 in dem beschriebenen Beispiel auch aus einer Metallegierung, beispielsweise aus ARMACOR M (-400 mesh), bestehen, so ist doch davon auszugehen, daß die Teilchen 21 aus jedem geeigneten Material, auch aus Keramik, bestehen können und daß dieses Material chemisch aktivierbar sein kann oder auch nicht.

Die Fig. 10A und 10B zeigen vergrößerte schematische Darstellungen von Spangen 10 im Querschnitt, wobei die primäre Haftfläche der Spangen von einer Monoschicht von Kügelchen 16 gebildet wird, auf die in einer sekun dären Behandlung mittels Flammsprühbeschichtung und Kleber Teilchen 21 aufgebracht wurden. Wie in Fig. 10A gezeigt, sind die Teilchen 21 wegen der hohen Temperaturen beim Flammsprühbeschichten "verklumpt" oder ver formt. In Fig. 10B dagegen haben die Teilchen 21 ihre ursprüngliche Form im wesentlichen behalten (Würfelform in diesem Beispiel). In beiden Fällen führt das Aufbringen von Teilchen 21 auf die primäre Haftfläche, insbesondere dann, wenn diese ein Netz 14 oder Kügelchen 16 aufweist, zu einer Vergrößerung der wirksamen Oberfläche und zu vermehrter Strukturie rung bzw. "Unterschneidung", beispielsweise den Unterschneidungen 23, was beides die gesamte mechanische Haftkraft der Spangen verbessert.

Zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen sekundären Verbesserungsmetho den (Ätzen oder Aufrauhen der Oberfläche und Aufbringen von Teilchen) fällt in den Rahmen der vorliegenden Erfindung eine weitere alternative sekundäre Behandlung, die im Aufbringen eines chemisch aktivierbaren Stoffes (entsprechend obiger Definition) auf die primäre Haftfläche einer Spange 10 besteht und deren Hafteigenschaften insgesamt weiter verbes sert. Es ist davon auszugehen, daß die nachstehend beschriebenen Ver fahren sowohl auf Spangen angewendet werden können, die nur eine primäre Haftfläche haben als auch auf Spangen, die eine sekundäre Behandlung zur Erhöhung der Haftfähigkeit, beispielsweise ein Aufrauhen der Oberfläche oder das Aufbringen von Teilchen, erfahren haben.

Bei der in Fig. 9 gezeigten Ausführungsform wird nach dem Aufrauhen der Oberfläche des Netzes 14 und der Zahnkontaktfläche 12 entsprechend vor stehender Beschreibung eine dünne, gleichmäßige, durchgehende Schicht 32 eines chemisch aktivierbaren Stoffes auf der freien Fläche der Zahnkon taktfläche 12 und des Netzes 14 abgeschieden. Um dies zu bewerkstelligen, wird eine Anordnung ähnlich der in Fig. 5 gezeigten verwendet, wobei jedoch das Sieb 24 entfällt. Von einer Ionenquelle 22 aus werden energie reiche Ionen eines geeigneten Elements auf mehrere Spangen 10 gelenkt, die auf dem Träger 17 liegen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird ein dünner Siliciumoxidfilm (SiO_x), beispielsweise ein Siliciumdioxidfilm (SiO₂), mit einer Dicke von etwa 2 µm auf die Spangen 10 aufgebracht, indem hochreines Siliciumdioxid verdampft, ionisiert und auf das Netz 14 und die Kontaktfläche 12 der Spangen 10 aufgeblasen wird.

In einem speziellen Beispiel werden etwa zwei Stunden lang Siliciumdioxi dionen bei 25 keV und in einer Konzentration von ca. 1 × 10¹⁴ Ionen/cm² auf Spangen 10 abgeschieden. Durch diese Ionenstrahlimplantation ergibt sich eine extrem haftende, weitgehend porenfreie Beschichtung 32 auf den freien Flächen der Zahnkontaktfläche 12 und des Netzes 14, wie in Fig. 9 gezeigt. Das Abscheiden der Siliciumdioxidschicht 32 kann unter Vakuumbe dingungen bei etwa 1 × 10^-7 Torr (1.33 10^-7 mbar) vorgenommen werden. Es wird angenommen, daß das Abscheiden von Siliciumionen unter hohem Ener gieeinsatz eine Vermischung der abgeschiedenen Ionen mit den Oberflächen atomen des Netzes 14 und der Kontaktfläche 12 bewirkt, wodurch sich eine außerordentlich gute Haftverbindung ergibt. Die hochenergetische Ober flächenbehandlung ergibt eine dünne, gleichmäßige Beschichtung, die im wesentlichen frei ist von nachteiligen Wirkungen auf oder Wechselwirkun gen mit einer etwaigen vorausgegangenen sekundären Behandlung, beispiels weise dem Aufbringen von Teilchen 21 oder dem Aufrauhen von Teilbereichen 26. Die Hafteigenschaften der Spangen 10 werden weiter verbessert, weil die Siliciumdioxidschicht in der Lage ist, mit verschiedenen Dentalkle bern eine chemische Bindung einzugehen und eine mechanische Bindung zwischen den primären Haftflächen und etwaigen Elementen einer Sekundär behandlung besteht, so daß sich starke und weitgehend gleichmäßige Bin dungen ergeben.

Es ist davon auszugehen, daß die vorliegende Erfindung neben Verfahren und den gemäß diesen Verfahren hergestellten kieferorthopädischen Vor richtungen das Aufbringen einer chemisch aktivierbaren Schicht, bei spielsweise aus Siliciumdioxid, unmittelbar auf die primäre Haftfläche oder, wie oben beschrieben, auf die primäre Haftfläche nach deren Sekun därbehandlung umfaßt.

Nach dem Aufbringen eines chemisch aktivierbaren Stoffes können die Spangen einer geeigneten Behandlung unterzogen werden, bei der der che misch aktivierbare Stoff chemisch aktiviert wird. Die Siliciumdioxid schicht 32 kann beispielsweise durch Behandlung mit Silan aktiviert werden, um ihre chemischen Bindungseigenschaften und die Hafteigenschaf ten der Spange 10 insgesamt zu verbessern. Die Aktivierung mit Silan, bei der Bereiche für eine chemische Bindung geschaffen werden, geschieht vorzugsweise durch Eintauchen der Spangen in eine Silanlösung (Zusammen setzung nachstehend), die erhitzt und etwa 20 Minuten auf einer Tempera tur von etwa 50°C ± 5°C gehalten wird (bei gelegentlichem Umrühren). Anschließend werden die Spangen erst in 10-prozentigem Isopropanol (10 Gew.-%) und dann in entionisierten Wasser gewaschen. Zuletzt werden die Spangen in einem Trockner mit Zwangslüftung bei 110°C getrocknet. Ge eignet sind Silanlösungen mit folgender Zusammensetzung:

Inhaltsstoff
Gew.-% (ca.)
gamma-Methacryloxypropyl-trimethoxysilan (Petrarchsilicone)\|3%
Eisessig	3%
Entionisiertes Wasser	2%
Isopropylalkohol	ad 100%

Alternativ kann auch die Zahnkontaktfläche 12, die primäre Haftfläche und/oder die sekundäre Verbesserung ohne vorherige Siliciumdioxidabschei dung unmittelbar mit Silan behandelt werden. Bei dieser direkten Silanbe handlung werden die freiliegenden Oberflächen in dem Maß, in dem sie aktivierbar sind, aktiviert, um eine chemische Bindung zwischen der Spange 10 und dem zum Ankleben der Spange an eine Zahnschmelzfläche verwendeten Dentalkleber herzustellen.

Die vorliegende Erfindung schließt ferner das Aufbringen von Teilchen, beispielsweise Kügelchen, Stäbchen, Splittern aus einem chemisch akti vierbaren Material direkt auf die Zahnkontaktfläche 12 ein. Es wird angenommen, daß bei dieser Ausführungsform die Teilchen zwei Funktionen haben, und zwar 1. Herstellung einer strukturierten primären Haftfläche für die mechanische Haftung und 2. Herstellung einer chemischen Bindung mit dem Dentalkleber, wodurch die Hafteigenschaften der Spange verbessert werden. Es ist davon auszugehen, daß das unmittelbar auf die Zahnkon taktfläche der Spange aufgebrachte chemisch aktivierbare Material auch einer Behandlung zur chemischen Aktivierung unterzogen werden kann, im falle von SiO₂ beispielsweise einer Behandlung mit Silan, um die Haft eigenschaften der Spange noch weiter zu verbessern.

Vergleichsbeispiele

Es wurde festgestellt, daß die erfindungsgemäßen kieferorthopädischen Vorrichtungen im Vergleich zu Metallspangen des Standes der Technik deutlich verbesserte Hafteigenschaften aufweisen. Es wurde ferner festge stellt, daß die verbesserten Hafteigenschaften erreicht werden können, ohne daß das Risiko einer Zahnschmelzablösung wesentlich höher wäre als bei Verwendung keramischer Spangen. Da Metallspangen typischerweise leichter verformbar sind als keramische Spangen, können sie vom Zahn gewissermaßen "abgeschält" werden, während zur Entfernung der starreren Keramikspangen die Klebeverbindung aufgebrochen werden muß.

Die nachstehende Tabelle I enthält eine Gegenüberstellung der Haftkraft tests an kieferorthopädischen Vorrichtungen des Standes der Technik aus Metall, bei denen die Zahnkontaktfläche ein Gewebenetz aufweist (Spalte 1) und an erfindungsgemäßen kieferorthopädischen Vorrichtungen (Spalte 2).

Tabelle I

Die Spangen in Spalte 1, die dem Stand der Technik entsprechen, bestehen aus rostfreiem Stahl. Die Zahnkontaktfläche einer jeden Spange war mit einem durch Diffusionskontaktverbindung damit verbundenen, ebenfalls aus rostfreiem Stahl bestehenden Netz mit 100 × 100 Maschen versehen. Zur Befestigung der Spangen an vorgeätzten Zähnen einjähriger Rinder wurde der unter dem Handelsnamen CONCISE vertriebene Dentalkleber von 3M ver wendet. Es wurde die erforderliche Zeit bis zum Aushärten des Klebers abgewartet, und die Haftkraft wurde beim Ablösen der Spangen unter Ein satz von Scher- und Zugkräften mit einem Zugprüfgerät Marke Instron, dessen Traversengeschwindigkeit auf 5 mm/min eingestellt wurde, gemessen. Die durchschnittliche Haftkraft bei Einwirkung von Scher- und Zugkräften ist in Spalte 1 angegeben.

Spalte 2 von Tabelle I enthält die durchschnittliche Haftkraft von erfin dungsgemäßen Spangen bei Einwirkung von Scher- und Zugkräften. Verwendet wurden Spangen aus rostfreiem Stahl, deren Zahnkontaktflächen mit einem durch Diffusionskontaktverbindung befestigten Netz aus rostfreiem Stahl mit der Maschenweite 100 × 100 versehen waren. Die Spangen waren 5 Minu ten lang durch ein Sieb aus rostfreiem Stahl mit Maschenweite 50 × 50 hindurch mit Argonionen in einer Konzentration von 1 × 10¹⁴ Ionen/cm² beschossen worden. Die aufgerauhten Spangen waren anschließend mit Sili ciumdioxidionen beschossen worden, wodurch sich eine etwa 2 µm dicke, weitgehend gleichmäßige Siliciumdioxidschicht auf den freien Oberflächen der Zahnkontaktfläche und des Netzes abgeschieden hatte. Nach der Be schichtung waren die Zahnkontaktfläche und das Netz der einzelnen Spangen wie oben beschrieben mit Silan behandelt worden. Danach waren die kiefer orthopädischen Spangen mit Kleber Marke CONCISE von 3M an vorgeätzten Zähnen einjähriger Rinder befestigt worden. Nach dem Aushärten des Den talklebers wurden die Spangen entfernt, wobei in gleicher Weise vorgegan gen wurde wie bei den Spangen in Spalte 1. Die Ergebnisse des Haftkraft tests stehen in Spalte 2 von Tabelle I.

In Spalte 3 ist die Verbesserung der Haftkraft der erfindungsgemäßen Spangen im Vergleich zu den Spangen des Standes der Technik in Prozent angegeben. Es wurde eine Haftkraftverbesserung von 68% gegenüber Scher kräften und von 78% gegenüber Zugkräften erreicht.

Obwohl zum Aufrauhen der Zahnkontaktfläche 12 und des Netzes 14 ein Beschuß mit Argonionen gewählt wurde, ist davon auszugehen, daß je nach dem Material der Zahnkontaktfläche und des Netzes 14 auch eine Behandlung mit anderen energiereichen Ionen oder auch andere Aufrauhungsmethoden möglich sind. Größe und Art des Netzes 14 können ebenfalls von dem be schriebenen Beispiel abweichen. Außerdem kommen statt einer Schicht aus Siliciumdioxid für die chemische Bindung zwischen Spange und Kleber wie oben beschrieben selbstverständlich auch andere chemisch aktivierbare Stoffe für die vorliegende Erfindung in Betracht.

Die vorliegende Erfindung kann jedoch nicht nur zur Verbesserung der mechanischen und/oder chemischen Hafteigenschaften einer einzelnen Spange eingesetzt werden, sondern auch zur Herstellung eine mehrteiligen Zahn korrekturvorrichtung, bei dem jede/r der Spangen/Vorrichtungen im wesent lichen dieselben Hafteigenschaften aufweist. Beispielsweise werden bei bestimmten kieferorthopädischen Verfahren die an den Zähnen eines Patien ten befestigten Metallvorrichtungen über einen Spanndraht miteinander verbunden. Um sicherzustellen, daß die verschiedenen kieferorthopädischen Vorrichtungen die gleiche Haftkraft aufweisen, sollte jeweils dieselbe chemisch aktivierbare Schicht aufgebracht werden, so daß alle Vorrichtun gen im wesentlichen dieselben Hafteigenschaften aufweisen. In diesem fall kann der Kliniker auch einen einzigen Kleber zum Befestigen aller Vor richtungen verwenden.

Die oben beschriebene Aufrauhmethode kann auch zur Einstellung der Haft kraft der einzelnen Spangen verwendet werden, so daß sich eine einheitli che mehrteilige Spange ergibt. Durch Wahl der geeigneten Maschenweite für das Sieb, durch welches hindurch der Ionenbeschuß stattfindet, sowie durch Einstellung bzw. geeignete Wahl der bereits genannten sonstigen Parameter kann genau der gewünschte Grad der Oberflächenrauhheit erzielt werden. Wird also eine höhere mechanische Haftkraft gewünscht, kann die Maschenweite des Siebes so gewählt werden, daß ein größerer Bereich der Oberfläche dem Ionenbeschuß ausgesetzt wird. Wird dagegen eine geringere mechanische Haftkraft gewünscht, ist ein kleinerer Bereich der Oberfläche zu behandeln. Durch entsprechende Wahl der auf die Spangen aufgebrachten chemisch aktivierbaren Schicht und der Größe der Aufrauhungsbereiche auf den Spangen können somit die Hafteigenschaften der Vorrichtungen so verändert werden, daß aus Einzelelementen unterschiedlichen Materials oder unterschiedlicher Größe, die einheitliche Hafteigenschaften besit zen, eine ausgewogene Einheit entsteht.

Metallspangen mit an der Zahnkontaktfläche befestigten Metallnetzen sind in der Kieferorthopädie seit einiger Zeit im Einsatz und weisen gegenüber Metallspangen ohne Netz oder mit anderen Haftelementen auf der Zahnkon taktfläche verbesserte Hafteigenschaften auf. Ein Nachteil der Metall spangen mit Metallnetz ist jedoch, daß die Haftkraft nur auf den mechani schen Hafteigenschaften der Spange beruht, da keine chemische Bindung mit dem Dentalkleber eingegangen wird. Eine Lösung der Verbindung kommt bei Metallspangen, die nur eine primäre mechanische Haftung haben, typischer weise in mehr als 10% der Fälle vor, was im allgemeinen nicht akzeptabel ist. Das Versagen der Verbindung ist mit einem zusätzlichen Zeit- und Kostenaufwand bei der kieferorthopädischen Behandlung verbunden, so daß angestrebt wird, das Versagen weitgehend auszuschalten. Es wird davon ausgegangen, daß bei Verwendung der erfindungsgemäßen Spangen höhere und besser vorhersagbare Haftkräfte erreicht werden, was zu einer entschei denden Verringerung der Ausfallraten führen wird.

Claims

1. Kieferorthopädische Vorrichtung (10) mit verbesserten Hafteigenschaf ten, wobei die Vorrichtung einen Bindungskörper (11) aus Metall mit einer Zahnkontaktfläche (12) aufweist, gekennzeichnet durch ein primäres, mechanisch versperrendes Haftelement auf der Zahnkon taktfläche (12), welches strukturierte Bereiche aufweist, die das mechanische Anhaften der Vorrichtung (10) an einer Zahnschmelzfläche bei Verwendung eines Dentalklebers verstärken, wobei das primäre Haftelement ausgewählt ist aus:

a) an der Zahnkontaktfläche (12) haftenden Teilchen (16, 18);
b) einem mit der Zahnkontaktfläche (12) verbundenen Netz (14); und
c) auf der Zahnkontaktfläche (12) gebildeten unterschnittenen Berei chen (19), die auch Rillen (20) sein können; und ein sekundäres Haftelement zur Verbesserung der mechanischen Haftung, welches auf das primäre Haftelement aufgebracht ist und ausgewählt ist aus:
a) Oberflächenätzen zum Vergrößern der wirksamen Oberfläche des primären Haftelements;
b) an dem primären Haftelement anhaftenden Teilchen; und
c) einem auf das primäre Haftelement aufgebrachten, chemisch akti vierbaren Stoff, wobei das sekundäre Haftelement nur auf einen Teil des primären Haft elements aufgebracht ist.

2. Kieferorthopädische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß das primäre Haftelement ein mittels Diffusionskontaktbildung an der Zahnkontaktfläche (12) befestigtes Gewebenetz (14) ist.

3. Kieferorthopädische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß das sekundäre Haftelement durch die Oberfläche des primären Haftelements gebildet ist, die zur Vergrößerung der wirksamen Ober fläche geätzt ist.

4. Kieferorthopädische Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich net, daß die Oberfläche durch Ionenbeschuß geätzt ist.

5. Kieferorthopädische Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das sekundäre Haftelement Teilchen (16, 18) mit einer Größe zwischen 1 und 200 µm aufweist, die auf das primäre Haftelement aufgebracht sind.

6. Kieferorthopädische Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net, daß die Teilchen (16, 18) aus einem chemisch aktivierbaren Material bestehen.

7. Kieferorthopädische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß das sekundäre Haftelement ein chemisch aktivierbares Materi al aufweist, welches auf das primäre Haftelement aufgebracht ist.

8. Kieferorthopädische Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der chemisch aktivierbare Stoff ein Oxid eines der Elemente Silicium, Barium, Bor, Titan, Magnesium, Zirkonium, Kalium, Calcium, Natrium und Thallium enthält.

9. Kieferorthopädische Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich net, daß der chemisch aktivierbare Stoff Siliciumdioxid enthält.

10. Kieferorthopädische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß das primäre Haftelement Teilchen aus einem chemisch akti vierbaren Material aufweist, die an der Zahnkontaktfläche (12) haf ten.

11. Kieferorthopädische Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch ge kennzeichnet, daß das chemisch aktivierbare Material chemisch akti viert wurde.

12. Kieferorthopädische Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekenn zeichnet, daß das chemisch aktivierbare Material bzw. der chemisch aktivierbare Stoff durch Behandlung mit Silan chemisch aktiviert worden ist.

13. Verfahren zum Verbessern der Hafteigenschaften einer kieferortho pädischen Vorrichtung (10), die einen Bindungskörper aus Metall (11) mit einer Zahnkontaktfläche (12) aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
daß man auf die Zahnkontaktfläche (12) der kieferorthopädischen Vorrichtung (10) ein primäres, mechanisch versperrendes Haftelement aufbringt; und
auf das primäre Haftelement eine sekundäres Haftelement zur Verbes serung der mechanischen Haftung aufbringt, wobei der Schritt des Aufbringens des sekundären Haftelements das Oberflächenätzen des primären Haftelements zum Vergrößern von dessen wirksamer Oberfläche umfaßt und das Oberflächenätzen durch Ionenbeschuß bewerkstelligt wird.

14. Verfahren zur Verbesserung der Hafteigenschaften einer kieferorthopä dischen Vorrichtung, die einen Bindungskörper (11) aus Metall mit einer Zahnkontaktfläche (12) aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
daß man auf die Zahnkontaktfläche (12) der kieferorthopädischen Vorrichtung (10) ein primäres, mechanisch versperrendes Haftelement (14) auf bringt; und
auf das primäre Haftelement ein sekundäres Haftelement zur Verbes serung der Haftung aufbringt, wobei der Schritt des Aufbringens des sekundären Haftelements das Aufbringen von Teilchen mit einer Größe von 1 bis 200 µm auf das primäre Haftelement umfaßt, die aus chemisch aktivierbarem Material bestehen.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Aufbringens des primären Haftelements das Aufbringen eines Gewebenetzes aus Metall (14) auf die Zahnkontaktfläche (12) und das Aufsintern von Teilchen (16, 18) auf das Netz umfaßt.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß man das Aufsintern durch Plasmasprühbeschichtung des Netzes mit den Teilchen (16, 18) durchführt.

17. Verfahren zur Verbesserung der Hafteigenschaften einer kieferortho pädischen Vorrichtung (10), die einen Bindungskörper (11) aus Metall und eine Zahnkontaktfläche (12) aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
daß man auf die Zahnkontaktfläche (12) der kieferorthopädischen Vorrichtung (10) ein primäres, mechanisch versperrendes Haftelement aufbringt; und
auf das primäre Haftelement eine sekundäres Haftelement zur Verbes serung der mechanischen Haftung aufbringt, wobei der Schritt des Aufbringens des sekundären Haftelements das Aufbringen eines chemisch aktivierbaren Stoffes auf das primäre Haftelement durch Ionenstrahl implantation umfaßt.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der chemisch aktivierbare Stoff ein Oxid eines der Elemente Silicium, Barium, Bor, Titan, Magnesium, Zirkonium, Kalium, Calcium, Natrium und Thallium enthält.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der chemisch aktivierbare Stoff Siliciumdioxid enthält.

20. Verfahren nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt, daß man den chemisch aktivierbaren Stoff chemisch aktiviert.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß man die chemische Aktivierung durch Behandlung mit Silan bewerkstelligt.